DE1087746B

DE1087746B - Laeufer fuer mehrstufige Axialverdichter oder -turbinen

Info

Publication number: DE1087746B
Application number: DEN15418A
Authority: DE
Inventors: Michael John Sutters
Original assignee: D Napier and Son Ltd
Current assignee: Napier Turbochargers Ltd
Priority date: 1957-06-14
Filing date: 1958-07-30
Publication date: 1960-08-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Läufer für mehrstufige Axialverdichter oder -turbinen, dessen die Schaufeln tragende Scheiben mit konzentrischen Zwischenringen durch beidseitige axiale Vorsprünge und diesen entsprechende öffnungen verbunden sind.

Aus Gründen der Gewichtsersparnis und einfachen Herstellung ist es üblich, solche Läufer aus mehreren Abschnitten aufzubauen, die in gegenseitiger stirnseitiger Anlage zusammengebaut werden. Bei derartigen Läufern sind zwei Hauptanforderungen zu erfüllen, nämlich daß sie den starken Fliehkräften standhalten, die bei hohen Drehzahlen durch die Massen der Laufschaufeln und anderer umlaufender Teile hervorgerufen werden, und daß die Antriebskraft jeweils von einem Läuferabschnitt auf den nächsten übertragen wird.

Es sind bereits Trommelläufer bekannt, bei denen die Schaufelfüße mit axialen Vorsprüngen versehen sind, die in sich durchgehend längs des Trommelumfangs erstreckende Nuten ragen. Diese Befestigung der Schaufelfüße ergibt eine Konstruktion mit großer Masse, da sich die Ümfangsnuten nur bei großer Materialstärke für die Aufnahme der Vorsprünge der Schaufelfüße genügend tief ausarbeiten lassen, ohne daß hierbei die Festigkeit der Konstruktion in Frage gestellt wird.

Ziel der Erfindung ist es, einen Läufer besonders leichter und einfacher Konstruktion zu schaffen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jedem Schaufelkranz zwei Tragscheiben zugeordnet sind, die in der Nähe ihres Randes im Abstand der S chaufel teilung angeordnete öffnungen aufweisen, in welche Vorsprünge der Schaufelfüße ragen.

Vorzugsweise ist bei dem Läufer nach der Erfindung zwischen den Tragscheiben eines Schaufelkranzes jeweils ein konzentrischer Abstandring angeordnet, dessen axiale Vorsprünge ebenfalls in öffnung der Tragscheiben ragen.

Da die Tragscheiben hauptsächlich Fliehkräften standzuhalten haben und nur die Antriebskräfte in der Nähe der Schaufelfüße zu übertragen brauchen und da ferner die die Antriebskräfte übertragenden mit der Läuferachse konzentrischen Zwischenringe und Abstandringe lediglich den Fliehkräften ausgesetzt sind, die von ihrer eigenen verhältnismäßig geringen Masse herrühren, können sowohl die Tragscheiben als auch die Zwischen- und Abstandringe von leichter Konstruktion sein.

Zweckmäßigerweise dient eine Anzahl der öffnungen der Tragscheiben für die Vorsprünge der Schaufelfüße gleichzeitig zur Aufnahme der Vorsprünge eines Abstandrings und eine Anzahl anderer öffnungen gleichzeitig zur Aufnahme der Vorsprünge eines Zwischenrings.

Läufer für mehrstufige Axialverdichter
oder -turbinen

Anmelder:
D. Napier & Son Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Michael John Sutters, London,
ist als Erfinder genannt worden

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Läufers ragen die Vorsprünge der Abstandringe und die Vorsprünge der Zwischenringe wechselweise in jede zweite der für die Vorsprünge der Schaufelfüße vorgesehenen öffnungen der Tragscheiben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen vollständigen erfindungsgemäß en Läufer im Meridianschnitt.

Fig. 2 veranschaulicht in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung die Konstruktion und Anordnung eines Schaufelkranzes mit dem zugehörigen, zwischen den Tragscheiben angeordneten Abstandring und zwei zwischen den Schaufelkränzen angeordneten Zwischenringen.

Fig. 3 ist eine Stirnansicht eines Randabschnitts einer der beiden jedem Schaufelkranz zugeordneten Tragscheiben.

Bei der dargestellten Konstruktion enthält der Läufer eine rohrförmige "Welle 1, an deren Enden auf bekannte Weise kräftige Endscheiben 2 und 3 befestigt sind. Der Läufer weist elf Schaufelkränze auf, die Erfindung ist bei den in Fig. 1 mit 4 bezeichneten zwischen den Endsehaufelkränzen liegenden neun Schaufelkränzen angewandt; da die jedem dieser neun Schaufelkränze zugeordneten wesentlichen Elemente, wie aus Fig. 2 hervorgeht, jeweils die gleiche allgemeine Form aufweisen, beschränkt sich die Beschreibung auf einen einzigen dieser Schaufelkränze.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind jedem Schaufelkranz 4 zwei Tragscheiben 5 und 6 zugeordnet, die die rohrförmige Welle 1 umgeben; der Rand jeder Tragscheibe ist mit einer Reihe von Öffnungen versehen, von denen jede einen engeren radial äußeren

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Teil 7 und einen etwas weiteren radial inneren Teil 8 umfaßt.

Zwischen den beiden Tragscheiben liegt ein Kranz von Schaufeln 9, von denen jede einen Fuß 10 von in Umfangsrichtung gesehen allgemein T-förmiger Gestalt (Fig. 2) aufweist. Die Vorsprünge 11 der T-Form passen genau in die äußeren Teile 7 von zwei miteinander fluchtenden Öffnungen in den .Tragscheiben 5 und 6, wenn die Tragscheiben gemäß Fig. 1 von beiden Seiten her mit den Schaufeln zusammengebaut sind.

Ferner ist zwischen den Tragscheiben 5 und 6 ein Abstandring 12 angeordnet, der an seinen beiden Kanten mit Vorsprüngen 13 versehen ist; die Abstände zwischen den Vorsprüngen betragen jeweils das Doppelte der Abstände zwischen den Öffnungen 7 und 8 in den Tragscheiben 5 und 6, ferner sind die Abmessungen des Abstandringes 12 sowie der Vorsprünge 13 derart, daß die Vorsprünge in die weiteren Teile 8 der Öffnungen in den Tragscheiben 5 und 6 passen. Wenn die beiden Tragscheiben 5 und 6, die Schaufeln 9, 10, 11 und der zwischen den Tragscheiben angeordnete Abstandring 12 zusammengebaut sind, liegen somit die Vorsprünge 11 der Schaufelfüße in den äußeren Teilen 7 sämtlicher Öffnungen, und die Vorsprünge 13 der Abstandringe 12 erstrekken sich in die inneren Teile 8 jeder zweiten Öffnung der Tragscheibe 5 bzw. der Tragscheibe 6. Die inneren Teile 8 der übrigen Öffnungen in den Tragscheiben 5 und 6 werden dann, wenn der Läufer vollständig zusammengebaut ist, von den Vorsprüngen 14 an zwei weiteren jeweils zwischen zwei Schaufelkränzen angeordneten Zwischenringen 15 eingenommen. Bei dem vollständigen Läufer sind somit die äußeren Teile sämtlicher Öffnungen von den Vorsprüngen 11 der Schaufelfüße 10 ausgefüllt, während die inneren Teile der Öffnungen von den Vorsprüngen 13 bzw. 14 eingenommen werden.

Am Umfang des Läufers sind in einem radialen Abstand von den zwischen den Schaufelkränzen liegenden Zwischenringen 15 ringförmige Abdeckringe 16 angeordnet, die sich mit ihren axialen Kanten unter den Abdeckplatten 17 der Schaufeln erstrecken.

In der Praxis werden die verschiedenen Tragscheiben 5 und 6, die Schaufelkränze 4, die zwischen den Tragscheiben liegenden Abstandringe 12, die zwischen den Schaufelkränzen liegenden Zwischenringe 15 und die Abdeckringe 16 von einem Ende der rohrförmigen Welle 1 beginnend in der richtigen Reihenfolge zusammengebaut; hierauf werden die Endscheiben 2 und 3 angebaut; schließlich wird der ganze Läufer mit Hilfe der Spannmutter 18 zusammengespannt.

Während des Betriebs werden die auf die Masse der umlaufenden Schaufelkränze zurückzuführenden Fliehkräfte fast ausschließlich von den Tragscheiben 5 und 6 aufgenommen, deren Wände dünn und leicht ausgebildet werden können, da sie keine Antriebskraft zu übertragen haben; denn die Übertragung der Antriebskraft von einem Schaufelkranz zum nächsten erfolgt durch die Zwischenringe 15 und zwischen den beiden jedem Schaufelkranz zugeordneten Tragscheiben durch die Abstandringe 12.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Läufer für mehrstufige Axialverdichter oder -turbinen, dessen die Schaufeln tragende Scheiben mit konzentrischen Zwischenringen durch beidseitige axiale Vorsprünge und diesen entsprechende Öffnungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schaufelkranz (4) zwei Tragscheiben (5, 6) zugeordnet sind, die in der Nähe ihres Randes im Abstand der Schaufelteilung angeordnete öffnungen (7, 8) aufweisen, in welche Vorsprünge (11) der Schaufelfüße (10) ragen.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tragscheiben (5, 6) eines Schaufelkranzes (4) jeweils ein konzentritrischer Abstandring (12) angeordnet ist, dessen axiale Vorsprünge (13) ebenfalls in Öffnungen (7, 8) der Tragscheiben (5, 6) ragen.

3. Läufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der Öffnungen (7, 8) der Tragscheiben (5, 6) für die Vorsprünge

(11) ' der Schaufelfüße (10) gleichzeitig zur Aufnahme der Vorsprünge (13) eines Abstandrings

(12) und eine Anzahl anderer öffnungen (7, 8) gleichzeitig zur Aufnahme der Vorsprünge (14) eines Zwischenrings (15) dient.

4. Läufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13) der Abstandringe (12) und die Vorsprünge (14) der Zwischenringe (15) wechselweise in jede zweite der für die Vorsprünge (11) der Schaufelfüße (10) vorgesehenen Öffnungen (7, 8) der Tragscheiben (5, 6) ragen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1024198;
französische Patentschrift Nr. 1 117 727;
britische Patentschrift Nr. 697 752.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen